CH651148A5 - Aufzeichnungstraeger in dem information in einer optisch auslesbaren strahlungsreflektierenden informationsstruktur angebracht ist. - Google Patents

Aufzeichnungstraeger in dem information in einer optisch auslesbaren strahlungsreflektierenden informationsstruktur angebracht ist. Download PDF

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CH651148A5
CH651148A5 CH9317/79A CH931779A CH651148A5 CH 651148 A5 CH651148 A5 CH 651148A5 CH 9317/79 A CH9317/79 A CH 9317/79A CH 931779 A CH931779 A CH 931779A CH 651148 A5 CH651148 A5 CH 651148A5
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Aufzeichnungsträger, in dem Information in einer optisch auslesbaren strahlungsreflektierenden Informationsstruktur angebracht ist, die aus in Informationsspuren angeordneten Informationsgebieten besteht, die in der Spurrichtung voneinander durch Zwischengebiete getrennt sind, wobei diese Informationsgebiete eine Phasentiefe aufweisen, die über den ganzen Aufzeichnungsträger nahezu konstant ist.
Ein optischer Aufzeichnungsträger, insbesondere als Medium zur Übertragung eines (Färb-)Fernsehprogramms, ist in u.a. dem Aufsatz: «Simplified diffraction theory of the videodisk» in «Applied Optics», Band 17, Nr. 13, Juli 1978, S. 2037-2042 beschrieben. Beim Auslesen wird die Informationsstruktur mit einem Auslesebündel belichtet, das von einem Objektivsystem auf die Informationsstruktur zu einem Auslesefleck in der Grössenordnung der Informationsgebiete fokussiert wird. Im Wege des von der Informationsstruktur modulierten Auslesebündels ist ein strahlungsempfindliches Informationsdetektionssystem angeordnet, dessen Ausgangssignal sich in Abhängigkeit von dem augenblicklich ausgelesenen Teil der Informationsstruktur ändert. Wie im genannten Aufsatz beschrieben ist, kann die Informationsstruktur als ein Beugungsraster aufgefasst werden, das das Auslesebündel in eine Anzahl spektraler Ordnungen spaltet, wobei diesen Ordnungen eine bestimmte Phase und eine bestimmte Amplitude zuerkannt werden können. Zum Auslesen der Information sind insbesondere das Teilbündel nullter Ordnung und die in der Spurrichtung abgelenkten Teilbündel erster Ordnungen von Bedeutung. Die Teilbündel erster Ordnungen interferieren mit dem Teilbündel nullter Ordnung an der Stelle des Informationsdetektionssystems. Es kann die sogenannte «Pushpull»-Detektion verwendet werden, d.h., dass der Unterschied zwischen den Ausgangssignalen zweier Detektoren bestimmt wird. Diese Detektoren sind dann im fernen Feld der Informationsstruktur angeordnet, und zwar, in der Spurrichtung gesehen, hintereinander. Das Differenzsignal der zwei Detektoren wird dann durch die augenblicklich ausgelesene Information bestimmt.
Nach dem vorgenannten Aufsatz ist das Differenzsignal oder Informationssignal optimal, d.h., dass dieses Signal eine maximale Modulationstiefe aufweist, wenn der Phasenunterschied zwischen einem Bündelteil, das von einem Informationsgebiet stammt, und einem von der Umgebung dieses Gebietes stammenden Bündelteil, 90° ist. Dies bedeutet, dass für einen Aufzeichnungsträger, der in Durchsicht ausgelesen wird, die optische Tiefe der Informationsgebiete 'A Äelysein muss, wobei Àetrdie Wellenlänge des Auslesebündels an der Stelle der Informationsstruktur und ausserhalb einer auf der Informationsstruktur angebrachten strahlungsreflektierenden Schicht ist. Die Informationsstruktur ist vorzugsweise eine reflektierende Struktur. In diesem Falle müssen für eine optimale Auslesung über «Pushpull»-Detektion die Informationsgebiete eine optische Tiefe gleich Vs /-en- aufweisen. Dabei ist vorausgesetzt, dass die Wände der Informationsgebiete senkrecht sind, oder mit anderen Worten, dass der Neigungswinkel dieser Wände 0° ist. Unter dem Neigungswinkel ist der spitze Winkel zwischen diesen Wänden und einer Normalen auf der Fläche der Informationsstruktur zu verstehen.
Seit einiger Zeit wird der Ausdruck «Phasentiefe» für die Informationsstruktur angewandt. Diese Phasentiefe wird als der Unterschied zwischen den Phasen der nullten Spektralordnung und einer der ersten Spektralordnungen definiert, wenn die Mitte des Ausleseflecks mit der Mitte eines Informationsgebietes zusammenfällt. Diese Phasentiefe ist im allgemeinen verschieden von dem im obengenannten Aufsatz definierten Phasenunterschied. Nur wenn der Phasenunterschied 180° und der Neigungswinkel der Informationsgebiete 0° ist, kommt der Phasenunterschied der Phasentiefe nahe. Ein Phasenunterschied von 90° entspricht bei einem Neigungswinkel von 0° nicht einer Phasentiefe von 90°, sondern entspricht, in Abhängigkeit von u.a. der Breite der Informationsgebiete, einer Phasentiefe von zum Beispiel 115c. Bei einer Struktur mit schrägen Wänden kann der Ausdruck «Phasenunterschied» eigentlich nicht mehr hantiert werden.
Nach dem jetzt bevorzugten Einschreibverfahren wird eine auf einem Substrat angebrachte Photolackschicht mit einem optischen Einschreibbündel belichtet, dessen Intensität zwischen einem hohen und einem niedrigen Pegel entspre5
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chend der einzuschreibenden Information geschaltet wird. Nach Belichtung wird der Photolack entwickelt, wobei an den Stellen, die mit hoher Intensität belichtet sind, Gruben gebildet werden. Von einer so erhaltenen sogenannten «Master»-Platte können mit Hilfe bei der Herstellung von Audioplatten bekannter Techniken eine Vielzahl von Abdrük-ken hergestellt werden. Wenn Information in eine Photolackschicht eingeschrieben wird, deren Dicke erheblich grösser als die Tiefe der Informationsgebiete in dem endgültigen Informationsträger ist, können Informationsgebiete mit der genannten kleinen Phasentiefe nur mit grossen Neigungswinkeln der Wände erhalten werden.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, einen Aufzeichnungsträger anzugeben, bei dem die Wände der Informationsgebiete einen erheblichen Neigungswinkel aufweisen und der mit Hilfe der in der Praxis am häufigsten verwendeten Strahlungsquellen, und zwar eines Helium-Neon-Gaslasers und eines AlGaAs-Diodenlasers, optimal ausgelesen werden kann.
Der Aufzeichnungsträger nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schnitt quer zu der Spurrichtung der Informationsgebiete im wesentlichen V-förmig ist, dass die Phasentiefe der Informationsgebiete für eine Wellenlänge zwischen 600 nm und 900 nm eines vorgesehenen Auslesestrahls einen Wert zwischen 100° und 125° aufweist und dass der Neigungswinkel zwischen den Wänden der Informationsgebiete und einer Normalen auf dem Aufzeichnungsträger nahezu konstant ist und einen Wert zwischen 65° und 85° aufweist.
Die Informationsgebiete können aus in die Aufzeichnungsträgeroberfläche gepressten Gruben oder aus über die Aufzeichnungsträgeroberfläche hinausragenden Buckeln bestehen.
Theoretisch können die Informationsgebiete eine V-Form mit scharfen Ecken aufweisen. In der Praxis werden jedoch die Informationsgebiete vielmehr geneigte Gruben oder Buk-kel sein. Diese Informationsgebiete weisen keinen flachen Boden oder Gipfel auf, wie die Informationsgebiete des Aufzeichnungsträgers, der im Aufsatz «Simplified diffraction theory of the video-disk» beschrieben ist. Die Phasentiefe der Informationsgebiete im Aufzeichnungsträger nach der Erfindung wird im wesentlichen durch die Wandsteilheit dieser Gebiete bestimmt. Bei Neigungswinkeln in der Grössenord-nung von 65" bis 85c ist die Phasentiefe der Informationsgebiete vorzugsweise 110°. Bei einem bestimmten Neigungswinkel und einer bestimmten Breite, quer zu der Spurrichtung gemessen, der Informationsgebiete liegt die mittlere geometrische Tiefe einer Grube oder die mittlere geometrische Höhe eines Buckels fest. Die optische Tiefe, die dieser mittleren geometrischen Tiefe entspricht, ist stets kleiner als V8 Àe|f ; zum Beispiel ist die optische Tiefe Vm Äeti'. Der optimale Wert innerhalb der genannten Grenzen des Neigungswinkels ist von dem verwendeten Auslesebündel, namentlich von der Wellenlänge dieses Bündels in bezug auf die Breite der Informationsgebiete, und in geringerem Masse von dem Polarisationszustand dieses Bündels abhängig.
Ein Aufzeichnungsträger nach der Erfindung, der dazu bestimmt ist, mit einem Auslesebündel ausgelesen zu werden, das von einem Helium-Neon-Gaslaser geliefert wird und eine Wellenlänge von etwa 633 nm aufweist, in welchem Aufzeichnungsträger die Breite (quer zu der Spurrichtung) der Informationsgebiete etwa 625 nm ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel der Informationsgebiete etwa 78 "1 ist.
Ein Aufzeichnungsträger nach der Erfindung, der dazu bestimmt ist, mit einem Auslesebündel ausgelesen zu werden, das von einem AlGaAs-Diodenlaser geliefert wird und eine Wellenlänge im Bereich von 780 bis 860 nm aufweist und dessen Polarisationsrichtung zu der Spurrichtung parallel ist, in welchem Aufzeichnungsträger die Breite (quer zu der Spurrichtung) der Informationsgebiete etwa 625 nm ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel der Informationsgebiete etwa 73" ist.
Wenn ein Auslesebündel verwendet wird, dessen Wellenlänge zwischen 633 nm und 780 nm liegt, ist der optimale Wert des Neigungswinkels zwischen 73° und 78D gelegen. Für ein Auslesebündel mit einer Wellenlänge von weniger als 633 nm weist der optimale Neigungswinkel einen Wert zwischen 78° und 85° auf.
Die Erfindung ist vor allem in einem Aufzeichnungsträger anwendbar, in dem ausser untiefen Phasenstrukturen, die in «Pushpull» ausgelesen werden müssen, auch tiefere Phasenstrukturen, die mit Hilfe des sogenannten «Central-aperture» -Verfahren ausgelesen werden müssen, vorhanden sind. Bei dem «Central-aperture»-Verfahren wird die Information dadurch ausgelesen, dass die Summe aller durch die Austrittspupille des Objektivsystems hindurchgehenden Strahlungsintensitäten detektiert wird. Wenn in einem Aufzeichnungsträger sowohl eine tiefere als auch eine untiefere Phasenstruktur angebracht werden müssen, kann mit dem nun bevorzugten Einschreibverfahren die untiefere Phasenstruktur nahezu nur mit grossen Neigungswinkeln hergestellt werden. Zwei Arten Informationsgebiete in einem Aufzeichnungsträger können z.B. dazu benutzt werden, eine hohe Informationsdichte zu erreichen, wie in der niederländischen Patentanmeldung Nr. 7 803 517 beschrieben ist. Ein derartiger Aufzeichnungsträger, in dem der Erfindungsgedanke angewandt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Informationsgebiete mit einer Phasentiefe zwischen 100° und 110c enthaltenden ersten Informationsspuren zweite Informationsspuren vorhanden sind, die Informationsgebiete enthalten, deren Phasentiefe etwa 180° ist.
Die vorliegende Erfindung kann nicht nur in einem Aufzeichnungsträger, der völlig mit Information versehen ist, sondern auch in einem Aufzeichnungsträger angewandt werden, in den der Benutzer selber noch Information einschreiben kann. In einem derartigen Aufzeichnungsträger ist die Information Adresseninformation die in den sogenannten Sektoradressen angebracht ist, von denen eine bestimmte Anzahl pro Spur vorhanden sind. Die Sektoradressen beanspruchen nur einen kleinen Teil der Spuren. Die Spurteile zwischen den Sektoradressen bestehen aus einem einschreibbaren Werkstoff, zum Beispiel einer dünnen Metallschicht, in die der Benutzer mit Hilfe zum Beispiel eines Laserbündels Information einschreiben kann, zum Beispiel dadurch, dass das Metall örtlich geschmolzen wird. In einer Sektoradresse ist Adresseninformation des zugehörigen einschreibbaren Spurteiles in Form von Adressengebieten angebracht, die voneinander durch Zwischengebiete getrennt sind. Die Adressengebiete weisen nach der Erfindung einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt, eine Phasentiefe zwischen 100° und 125° und einen Neigungswinkel zwischen 65° und 85° auf.
Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 einen Teil einer Informationsstruktur eines runden scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers,
Figur 2 einen Teil eines tangentialen Schnittes durch einen Aufzeichnungsträger nach der Erfindung,
Figur 3 einen Teil eines radialen Schnittes durch diesen Aufzeichnungsträger,
Figur 4 eine bekannte Vorrichtung zum Auslesen des Aufzeichnungsträgers,
Figur 5 den Verlauf als Funktion der Phasentiefe der Amplitude des Informationssignals,
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Figur 6 ein zusammengesetztes Detektionssystem und das Blockschaltbild einer zugehörigen Verarbeitungsschaltung, mit der ausser einem Informationssignal auch ein Lagenfeh-lersignal erhalten werden kann,
Figur 7 einen Teil eines Aufzeichnungsträgers nach der Erfindung, in dem Informationsspuren mit einer grösseren Phasentiefe und Informationsspuren mit einer kleineren Phasentiefe vorhanden sind,
Figur 8 einen Teil eines radialen Schnittes durch diesen Aufzeichnungsträger,
Figur 9 einen Teil eines tangentialen Schnittes durch einen Aufzeichnungsträger nach der Erfindung, in dem in einer Spur Spurteile mit einer grösseren Phasentiefe und Spurteile mit einer kleineren Phasentiefe vorhanden sind, und Figur 10 einen Aufzeichnungsträger nach der Erfindung, in den ein Benutzer selber Information einschreiben kann.
Wie in Figur 1 angegeben ist, besteht die Informationsstruktur aus einer Anzahl von Informationsgebieten 2, die gemäss Informationsspuren 3 angeordnet sind. Die Informationsgebiete sind in der Spurrichtung oder der tangentialen Richtung t voneinander durch Zwischengebiete 4 getrennt. Die Informationsspuren sind in radialer Richtung r voneinander durch Zwischenspuren 5 getrennt. Die Informationsspuren können aus in die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers gepressten Gruben oder aus über die Aufzeichnungsträgeroberfläche hinausragenden Buckeln bestehen. Die Tiefe der Gruben oder die Höhe der Buckel ist grundsätzlich konstant, gleich wie die Breite der Informationsgebiete und Zwischengebiete auf der Höhe der Fläche der Zwischenspuren. Der genannte Abstand und die genannte Breite werden nicht durch die in der Struktur gespeicherte Information bestimmt.
Die Information, die mittels des Aufzeichnungsträgers übertragen werden muss, ist in der Änderung der Gebietestruktur in nur der tangentialen Richtung festgelegt. Wenn ein Farbfernsehprogramm in dem Aufzeichnungsträger gespeichert ist, kann das Leuchtdichtesignal in der Änderung der Raumfrequenz der Informationsgebiete 2 und das Farbart-und Tonsignal in der Änderung der Längen der Gebiete 2 kodiert sein. Statt eines Fernsehprogramms kann der Aufzeichnungsträger auch ein Audioprogramm enthalten. Die Information kann auch digitale Information sein. Dann stellt eine bestimmte Kombination von Informationsgebieten 2 und Zwischengebieten 4 eine bestimmte Kombination digitaler Einsen und Nullen dar.
Ein derartiger Aufzeichnungsträger mit einer strahlungsreflektierenden Informationsstruktur kann mit einer Vorrichtung ausgelesen werden, die in Figur 4 schematisch dargestellt ist. Ein von einem Gaslaser 10, zum Beispiel einem Helium-Neon-Laser, emittiertes monochromatisches und linear polarisiertes Bündel 11 wird von einem Spiegel 13 zu einem Objektivsystem 14 reflektiert. Im Wege des Strahlungsbündels 11 ist eine Hilfslinse 12 angeordnet, die dafür sorgt, dass die Pupille des Objektivsystems 14 gefüllt wird. Dann wird ein beugungsbegrenzter Auslesefleck V auf der Informationsstruktur gebildet. Die Informationsstruktur ist schematisch durch die Spuren 3 dargestellt; der Aufzeichnungsträger ist also in radialem Schnitt gezeichnet.
Die Informationsstruktur kann sich auf der dem Laser zugewandten Seite des Aufzeichnungsträgers befinden. Vorzugsweise befindet sich aber, wie in Figur 4 angegeben ist, die Informationsstruktur auf der von dem Laser abgekehrten Seite des Aufzeichnungsträgers, so dass durch das durchsichtige Substrat 8 des Aufzeichnungsträgers hindurch ausgelesen wird. Dies hat den Vorteil, dass die Informationsstruktur vor Fingerabdrücken, Staubteilchen und Kratzern geschützt ist.
Das Auslesebündel 11 wird von der Informationsstruktur reflektiert und bei Rotation des Aufzeichnungsträgers mittels eines von einem Motor 15 angetriebenen Tellers 16 entsprechend der Reihenfolge der Informationsgebiete 2 und der Zwischengebiete 4 in einer augenblicklich ausgelesenen Spur moduliert. Das modulierte Auslesebündel geht wieder durch das Objektivsystem 14 und wird vom Spiegel 13 reflektiert.
Um das modulierte Auslesebündel von dem unmodulier-ten Auslesebündel zu trennen, sind im Strahlungsweg vorzugsweise ein polarisationsempfindliches Teilprisma 17 und eine Ä(/4-Platte 18 angeordnet, wobei die Wellenlänge im freien Raum des Auslesebündels darstellt. Das Bündel 11 wird vom Prisma 17 zu der X0/4-Platte 18 durchgelassen, die die linear polarisierte Strahlung in zirkulär polarisierte Strahlung umwandelt, die auf die Informationsstruktur einfällt. Das reflektierte Auslesebündel durchläuft nochmals die }i()/4-Platte 18, wobei die zirkulär polarisierte Strahlung in linear polarisierte Strahlung umgewandelt wird, deren Polarisationsebene über 90° in bezug auf die vom Laser 10 emittierte Strahlung gedreht ist. Dadurch wird beim zweiten Durchgang durch das Prisma 17 das Auslesebündel reflektiert werden, und zwar zu einem strahlungsempfindlichen Detektionssystem 19.
Zum Auslesen der Information muss das Detektionssystem aus zwei Detektoren bestehen, die in der effektiven Spurrichtung hintereinander angeordnet sind. Die Ausgangssignale dieser Detektoren werden in einer Schaltung voneinander subtrahiert, die in Figur 4 schematisch durch den Block 20 dargestellt ist. Das Ausgangssignal Sj wird bei sich drehendem Aufzeichnungsträger durch die Reihenfolge von Informationsgebieten und Zwischengebieten in dem augenblicklich ausgelesenen Spurteil bestimmt. Dieses Signal kann nach Dekodierung auf einem Fernsehgerät sichtbar gemacht werden, wenn auf dem Aufzeichnungsträger ein Fernsehprogramm gespeichert ist, oder es kann mit einer bekannten Audiovorrichtung hörbar gemacht werden, wenn ein Audioprogramm auf den Aufzeichnungsträger aufgezeichnet ist.
Wie im bereits genannten Aufsatz «Simplified diffraction theory of the video-disk» angegeben wird, muss für ein optimales Signal S; bei senkrechten Wänden der Informationsgebiete der Phasenunterschied zwischen einem von einem Informationsgebiet stammenden Bündelteil und einem von der Umgebung dieses Gebietes stammenden Bündelteil, 90° sein. Der Phasenunterschied von 90° entspricht einer Phasentiefe von zum Beispiel 115°.
In einem Aufzeichnungsträger nach der Erfindung haben die Informationsgebiete schräge Wände, wie in den Figuren 2 und 3 angegeben ist. Dann kann der Ausdruck «Phasenunterschied» nicht mehr verwendet und muss der Ausdruck «Phasentiefe» angewandt werden. In Figur 2 ist ein kleiner Teil des Aufzeichnungsträgers nach der Erfindung in tangentialem Schnitt entlang der Linie II-II* in Figur 1 dargestellt, während in Figur 3 ein kleiner Teil dieses Aufzeichnungsträgers in radialem Schnitt entlang der Linie III-III' in Figur 1 dargestellt ist. Beim Auslesen wird der Aufzeichnungsträger von der Unterseite her belichtet, wobei das durchsichtige Substrat 8 als optische Schutzschicht verwendet wird. Die Informationsstruktur kann mit einer Schicht 6 aus reflektierendem Werkstoff, wie Silber, Aluminium oder Titan, überzogen sein. Über die Schicht 6 kann noch eine Schutzschicht 7 angebracht sein, die die Informationsstruktur vor mechanischen Beschädigungen, wie Kratzern, schützt. In Figur 3 ist weiter der Neigungswinkel 0, der radialen Wände 9 der Informationsgebiete, also der Übergänge von Informationsgebieten zu Zwischenspuren, angegeben. Der Neigungswinkel 02 der tangentialen Wände 9' der Informationsgebiete, also der Übergänge von Informationsgebieten zu Zwischengebieten, der in Figur 2 angegeben ist, liegt in derselben Grössenord-nung wie 0,. Da im allgemeinen die Länge der Informationsgebiete grösser als ihre Breite ist, weisen diese Gebiete in der Ansicht nach Figur 2 gerade Teile auf.
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Durchgeführte Berechnungen und Versuche haben gezeigt, dass der Einschreibvorgang und der Multipliziervorgang am besten reproduzierbar sind, wenn der Neigungswinkel 0] einen Wert zwischen 65° und 85° aufweist. Weiter hat sich herausgestellt, dass innerhalb dieser Grenzen für den Neigungswinkel 0| die optimale Phasentiefe etwa 110° ist. In Figur 5 ist der Verlauf der Amplitude ASi des Informationssignals Sj als Funktion der Phasentiefe y dargestellt. Für eine Phasentiefe i|/= 180° ist die Energieverteilung innerhalb der Austrittspupille des Objektivsystems 14 symmetrisch, so dass das Differenzsignal der Detektoren Null ist. Eine Phasentiefe i|/ = 90° bedeutet, dass die Informationsstruktur sehr untief ist. Dann ist die Amplitude der spektralen ersten Ordnung etwa Null. Also ist auch für ij/ = 90° die Amplitude Asi Null. Aus Figur 5 geht auch hervor, dass die Phasentiefe y = 110° zwar der optimale Wert ist, aber dass auch bei Abweichungen von diesem Wert noch ein akzeptables Informationssignal Sj erhalten werden kann. Bei i|/= 100° und i|/ = 125° ist die Amplitude des Signals Sj noch etwa 80% des optimalen Wertes, so dass Informationsgebiete mit einer Phasentiefe von 100° bis 125° angemessen gut ausgelesen werden können.
Die als Abszisse der Figur 5 aufgetragenen verschiedenen Phasentiefen sind auf verschiedene Geometrien der Informationsgebiete, namentlich auf verschiedene Wandsteilheiten dieser Gebiete, zurückzuführen. Die Wandsteilheit wird durch die Intensität des verwendeten Einschreibbündels und durch den Entwicklungsvorgang bestimmt.
Die beobachtete Phasentiefe der Informationsgebiete wird nicht nur durch den Neigungswinkel 0| der Wände dieser Gebiete bestimmt, sondern auch durch:
- die effektive Wellenlänge des Auslesebündels im Verhältnis zu der grössten Breite der Informationsgebiete und
- den Polarisationszustand des Auslesebündels.
Die effektive Wellenlänge ist die Wellenlänge in unmittelbarer Nähe der Informationsstruktur und ausserhalb der strahlungsreflektierenden Schicht. In dem in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellten Fall ist die effektive Wellenlänge gleich der Wellenlänge im freien Raum geteilt durch die Brechungszahl (N) des Substrats 8.
Bei V-förmigen Informationsgebieten bestimmt die Wandsteilheit die effektive Tiefe dieser Gebiete.
Je grösser die Wellenlänge des Auslesebündels ist, desto grösser muss, um eine bestimmte Phasentiefe zu erreichen, die effektive Tiefe und somit die Wandsteilheit der Informationsgebiete sein.
Die optimale Phasentiefe y = 110° wird beim Auslesen mit einem He-Ne-Auslesebündel für einen Neigungswinkel von 78° und beim Auslesen mit einem AlGaAs-Auslesebün-del für einen Neigungswinkel von 73° erreicht. Wenn sich die mittlere Raumfrequenz der Informationsgebiete über den Aufzeichnungsträger ändert, zum Beispiel falls auf einem Aufzeichnungsträger mit einem Fernsehprogramm ein Fernsehbild pro Umdrehung gespeichert ist, kann bei grösserer mittlerer Raumfrequenz der Informationsgebiete die Wandsteilheit grösser gemacht werden, um über den ganzen Aufzeichnungsträger ein optimales Informationssignal zu erhalten.
Im allgemeinen lässt sich sagen, dass bei Anwendung eines senkrecht polarisierten Auslesebündels eine langgestreckte Grube bzw. ein langgestreckter Buckel tiefer bzw. höher als bei Anwendung eines parallel polarisierten Auslesebündels zu sein scheint. Unter einem senkrecht polarisierten bzw. parallel polarisierten Auslesebündel ist ein Auslesebündel zu verstehen, dessen elektrischer Vektor der E-Vektor senkrecht bzw. parallel zu der Längsrichtung der Gruben oder Buckel ist.
Bei Anwendung einer He-Ne-Laserquelle und bei Anwendung eines AlGaAs-Diodeniasers tritt der genannte Polarisationseffekt auf. Beim Auslesen mit Hilfe eines He-Ne-Lasers fällt, wie an Hand der Figur 4 beschrieben ist, ein zirkulär polarisiertes Auslesebündel auf die Informationsstruktur ein. Ein Diodenlaser emittiert linear polarisierte Strahlung. Bei Anwendung eines Diodenlasers in einer Auslesevorrichtung kann die sogenannte «Rückkopplung» benutzt werden, wobei der Diodenlaser als Detektor verwendet wird. Dann brauchen keine Polarisationsmittel in dem Strahlungsweg angeordnet zu werden, wie bei der Vorrichtung nach Figur 4, so dass die Informationsstruktur von linear polarisierter Strahlung getroffen wird. Wenn das Auslesebündel senkrecht polarisiert ist, weisen die Informationsgebiete, um eine Phasentiefe von 110° zu erreichen, einen grösseren Neigungswinkel auf als wenn das Auslesebündel parallel oder zirkulär polarisiert ist. Bei einem senkrecht polarisierten Auslesebündel nimmt die beobachtete Phasentiefe bei abnehmendem Neigungswinkel schneller als bei einem parallel oder zirkulär polarisierten Auslesebündel zu. Vorzugsweise wird mit einem parallel polarisierten Bündel ausgelesen, weil der Neigungswinkel dann weniger kritisch ist.
Beim Auslesen des Aufzeichnungsträgers muss dafür gesorgt werden, dass die Mitte des Ausleseflecks stets auf der Mitte einer auszulesenden Spur positioniert bleibt. Dazu muss ein Lagenfehlersignal, das eine Anzeige über die Grösse und die Richtung einer etwaigen Abweichung der Mitte des Ausleseflecks in bezug auf die Spurmitte gibt, erzeugt werden. Dieses Lagenfehlersignal kann mit Hilfe zweier Detektoren erhalten werden, die in der Richtung quer zu der effektiven Spurrichtung gegeneinander verschoben sind. Die Ausgangssignale dieser Detektoren werden einer Subtrahierschaltung 21 in Figur 4 zugeführt. Das Ausgangssignal Sr dieser Schaltung ist dann das Lagenfehlersignal. Dieses Signal kann in einer Schaltung 22 auf an sich bekannte Weise zu einem Steuersignal zur Nachregelung der Lage des Ausleseflecks verarbeitet werden, z.B. dadurch, dass der Spiegel 13 um die Welle 25 gekippt wird.
Der Aufzeichnungsträger nach der Erfindung, dessen Informationsstruktur für die Informationsauslesung optimiert ist, ist ausserdem gut bemessen, um ein optimales Lagenfehlersignal zu erzeugen. Denn auch das Lagenfehlersignal wird durch eine «Pushpull »-Auslesung erhalten, jetzt aber in einer Richtung quer zu der Spurrichtung. Im bereits genannten Aufsatz «Simplified diffraction theory of the video-disk» ist nachgewiesen, dass bei «Pushpull»-Auslesung von Informationsgebieten mit senkrechten Wänden sowohl das Informationssignal als auch das Lagerfehlersignal für einen Phasenunterschied von 90° optimal sind. Auf analoge Weise trifft zu, dass bei «Pushpull»-Auslesung von Informationsgebieten mit schrägen Wänden sowohl das Informationssignal als auch das Lagenfehlersignal für eine Phasentiefe i|/= 110° optimal sind.
Ein bekanntes Detektionssystem, mit dem sowohl ein Informationssignal als auch ein Lagenfehlersignal erhalten werden kann, ist in Figur 6 gezeigt. Das Detektionssystem besteht aus vier Detektoren 25,26, 27 und 28, die in vier verschiedenen Quadranten eines imaginären X-Y-Koordinaten-systems angeordnet sind. Die X-Achse bzw.Y-Achse ist effektiv zu der Spurrichtung t bzw. der radialen Richtung r parallel (vgl. Fig. 1). Die Ausgangssignale der Detektoren 25 und 26 werden einem Summator 29 und die Ausgangssignale der Detektoren 27 und 28 einem Summator 30 zugeführt. Die von diesen Summatoren gelieferten Signale werden einem Differenzverstärker 21 zugeführt, an dessen Ausgang das Lagenfehlersignal Sr entsteht. Die Information wird dadurch ausgelesen, dass die Ausgangssignale der Summatoren 31 und 32, deren Eingänge mit den Detektoren 25 und 28 bzw. 26 und 27 verbunden sind, einem Differenzverstärker 20 zugeführt werden. Dem Ausgang dieses Verstärkers kann das Informations-
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signal S, entnommen werden.
Es wurde in der niederländischen Patentanmeldung Nr. 7 803 517 bereits vorgeschlagen, zur Erhöhung der Informationsdichte zwischen ersten Informationsspuren, deren Informationsgebiete eine Phasentiefe von etwa 180° aufweisen, zweite Informationsspuren, deren Informationsgebiete eine kleinere Phasentiefe aufweisen, anzubringen. Dadurch, dass die ersten Informationsspuren mit dem «Central-aperture» Verfahren ausgelesen und die zweiten Informationsspuren mit dem «Pushpull»-Verfahren ausgelesen werden, wird beim Auslesen nur wenig Übersprechen zwischen den zwei Arten Informationsspuren auftreten. Weiter können auch innerhalb einer Spur aufeinanderfolgender Spurteile voneinander unterschieden werden dadurch, dass ein erster Spurteil Informationsgebiete mit einer Phasentiefe von etwa 180° und ein anschliessender Spurteil Informationsgebiete mit einer kleineren Phasentiefe enthält.
Nach der Erfindung weisen die Informationsgebiete mit der kleineren Phasentiefe ein V-Form mit einem Neigungswinkel zwischen 65° und 85° auf.
In Figur 7 ist ein Teil eines derartigen Aufzeichnungsträgers gezeigt. Neben Informationsspuren 3, die aus Informationsgebieten 2 mit kleinerer Phasentiefe aufgebaut sind, sind Informationsspuren 3' vorhanden, die aus Informationsgebieten 2' mit einer grösseren Phasentiefe aufgebaut sind. Der Abstand zwischen einer Spur 3 und einer Spur 3' ist kleiner als der Abstand zwischen zwei Spuren 3 (siehe Fig. 1).
In Figur 8 ist ein radialer Schnitt entlang der Linie VIII— VIII' in Figur 7 dargestellt. Figur 8 entspricht teilweise der Figur 3. An den Stellen der Zwischenspuren 5 in Figur 3 befinden sich in Figur 8 Informationsgebiete 2'. Diese Informationsgebiete haben vorzugsweise auch schräge Wände, deren Neigungswinkel 03 zwischen 30° und 60° liegt. Die geometrische Struktur der Informationsgebiete 2' ist an einer anderen Stelle beschrieben, und zwar in der älteren noch nicht offengelegten niederländischen Patentanmeldung Nr. 7 909 227 (PHN 9225).
Bei einer Phasentiefe von 110° der Informationsgebiete 2 wird bei «Pushpull»-Auslesung ein optimales Informationssir-gnal von diesen Gebieten erhalten. Eine Phasentiefe von 110° ergibt aber auch bei einer «Central-aperture»-Auslesung, die also für die Informationsgebiete 2' verwendet wird, ein nicht vernachlässigbares Signal. Vorzugsweise wird die Phasentiefe der Informationsgebiete 2 in der Nähe von 100° gewählt. Das «Pushpull»-Signal der Informationsgebiete 2 ist dann noch gross, während bei «Central-aperture»-Auslesung der Informationsgebiete 2' die Informationsgebiete 2 nahezu nicht mehr «gesehen» werden.
Von einem Aufzeichnungsträger, in dem innerhalb einer Spur abwechselnd Spurteile mit einer kleineren Phasentiefe und Spurteile mit einer grösseren Phasentiefe vorhanden sind, ist in Figur 9 ein tangentialer Schnitt dargestellt, und zwar durch einen Übergang von einem ersten Spurteil zu einem zweiten Spurteil. Nach der obenstehenden Auseinandersetzung braucht diese Figur keiner näheren Erläuterung.
Es wurde zum Beispiel in der niederländischen Patentanmeldung Nr. 7 802 859 bereits vorgeschlagen, einen optischen Aufzeichnungsträger als Speichermedium für andere als Videoinformation und insbesondere als Speichermedium zu verwenden, in das der Benutzer selber Information einschreiben kann. Dabei ist an Information zu denken, die von einem (Büro)-Computer geliefert wird oder die von in einem Spital gemachten Röntgenaufnahmen stammt. Für diese Anwendung empfängt der Benutzer einen Aufzeichnungsträger, der mit einer zum Beispiel spiralförmigen sogenannten Servospur versehen ist, die sich über die ganze Aufzeichnungsträgeroberfläche erstreckt.
Beim Einschreiben der Information durch den Benutzer wird die radiale Lage des Einschreibflecks in bezug auf die Servospur mit Hilfe eines optoelektronischen Servosystems detektiert und nachgeregelt, so dass die Information mit grosser Genauigkeit in eine spiralförmige Spur mit konstanter Steigung eingeschrieben wird. Die Servospur ist in eine Vielzahl von Sektoren, zum Beispiel 128 pro Umdrehung, unterteilt. Figur 10 zeigt eine Draufsicht auf einen derartigen Aufzeichnungsträger 50. Die Servospur ist mit 51 und die Sektoren sind mit 52 bezeichnet. Jeder.Sektor besteht aus einem Spurteil 54, in den die Information eingeschrieben werden kann, und einer Sektoradresse 53, in der u.a. die Adresse des zugehörigen Spurteiles 54 in zum Beispiel digitaler Form in Adressengebieten kodiert ist. Die Adressengebiete sind in der Spurrichtung voneinander durch Zwischengebiete getrennt. Die Adressengebiete können aus in die Aufzeichnungsträgeroberfläche gepressten Gruben oder aus über diese Oberfläche hinausragenden Buckeln bestehen.
Die Adressengebiete bestehen aus Gruben oder Buckeln mit schrägen Wänden mit einem Neigungswinkel zwischen 65° und 85°, und diese Adressengebiete weisen eine Phasentiefe zwischen 100° und 125° auf, auf gleiche Weise wie oben für die Informationsgebiete in einem Aufzeichnungsträger mit einem Videoprogramm beschrieben ist. Ein tangentialer Schnitt durch die Sektoradressen hat dann die in Figur 2 dargestellte Form. Vorzugsweise liegen die Sektoradressen sämtlicher Spuren innerhalb derselben Kreissektoren. In diesem Falle weist ein radialer Schnitt durch die Adressengebiete die in Figur 3 dargestellte Form auf.
Die unbeschriebenen Spurteile 54 können aus kontinuierlichen Nuten bestehen, auf denen eine Schicht aus reflektierendem Werkstoff angebracht ist, der, wenn er mit geeigneter Strahlung belichtet wird, eine optisch detektierbare Änderung erfährt. Zum Beispiel besteht die Schicht aus Wismut, in dem durch Schmelzen Informationsgebiete gebildet werden können.
Die unbeschriebenen Spurteile können aus V-förmigen Nuten bestehen. Um beim Einschreiben aus diesen Nuten ein optimales Spurfolgesignal mittels einer «Pushpull»-Ausle-sung ableiten zu können, müssen, wie aus Obenstehendem hervorgeht, diese Nuten eine Phasentiefe aufweisen, die etwa 110° ist. Beim «Central-aperture»-Auslesen des vom Benutzer eingeschriebenen Aufzeichnungsträgers, in dem also Löcher in die V-förmige Nuten geschmolzen sind, werden die Nutenteile zwischen den Löchern noch ein kleines Signal liefern, wenn diese Nutenteile eine Phasentiefe von 110° aufweisen. Daher wird vorzugsweise die Phasentiefe der unbeschriebenen Nuten etwa gleich 100° gewählt, so dass diese Nuten beim «Central-aperture»-Auslesen des eingeschriebenen Aufzeichnungsträgers nahezu nicht mehr «gesehen» werden.
Die Erfindung wurde an Hand eines runden scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers erläutert. Sie kann jedoch auch bei anderen Aufzeichnungsträgern, wie bandförmigen oder zylinderförmigen Aufzeichnungsträgern, angewandt werden, in denen Information in einer Phasenstruktur angebracht ist.
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2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

  1. 651 148
    2
    PATENTANSPRÜCHE
    1. Aufzeichnungsträger, in dem Information in einer optisch auslesbaren strahlungsreflektierenden Informationsstruktur angebracht ist, die aus in Informationsspuren angeordneten Informationsgebieten besteht, die in der Spurrichtung voneinander durch Zwischengebiete getrennt sind,
    wobei diese Informationsgebiete eine Phasentiefe aufweisen, die über den ganzen Aufzeichnungsträger nahezu konstant ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnitt quer zu der Spurrichtung der Informationsgebiete im wesentlichen V-förmig ist, dass die Phasentiefe der Informationsgebiete für eine Wellenlänge zwischen 600 nm und 900 nm eines vorgesehenen Auslesestrahls einen Wert zwischen 100° und 125° aufweist und dass der Neigungswinkel zwischen den Wänden der Informationsgebiete und einer Normalen auf dem Aufzeichnungsträger nahezu konstant ist und einen Wert zwischen 65° und 85° aufweist.
  2. 2. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasentiefe etwa 110° ist.
  3. 3. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 2, der dazu bestimmt ist, mit einem Auslesebündel ausgelesen zu werden, das von einem Helium-Neon-Gaslaser geliefert wird und eine Wellenlänge von etwa 633 nm aufweist, in welchem Aufzeichnungsträger die Breite, quer zu der Spurrichtung, der Informationsgebiete etwa 625 nm ist, dadurch gekennzeichnet,
    dass der genannte Neigungswinkel etwa 78° ist.
  4. 4. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 2, der dazu bestimmt ist, mit einem Auslesebündel ausgelesen zu werden, das von einem AlGaAs-Diodenlaser geliefert wird und eine Wellenlänge im Bereich von 780 bis 860 nm aufweist und dessen Polarisationsrichtung zu der Spurrichtung parallel ist, in welchem Aufzeichnungsträger die Breite, quer zu der Spurrichtung, der Informationsgebiete etwa 625 nm ist, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Neigungswinkel etwa 73° ist.
  5. 5. Aufzeichnungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Informationsgebiete mit einer Phasentiefe zwischen 100° und 110° enthaltenden ersten Informationsspuren zweite Informationsspuren vorhanden sind, die Informationsgebiete enthalten, deren Phasentiefe etwa 180° ist.
  6. 6. Aufzeichnungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass aufeinanderfolgende Spurteile innerhalb einer Spur dadurch voneinander unterschieden sind, dass sie aus Informationsgebieten mit einer Phasentiefe zwischen 100° und 110° bzw. aus Informationsgebieten mit einer Phasentiefe von etwa 180° aufgebaut sind.
  7. 7. Aufzeichnungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen mit Information versehenen Spurteilen unbeschriebene Spurteile für vom Benutzer noch einzuschreibende Information befinden.
  8. 8. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die unbeschriebenen Spurteile eine Phasentiefe von etwa 100° aufweisen.
CH9317/79A 1978-10-19 1979-10-16 Aufzeichnungstraeger in dem information in einer optisch auslesbaren strahlungsreflektierenden informationsstruktur angebracht ist. CH651148A5 (de)

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